SE448786B

SE448786B - CALIBRATION DEVICE FOR CALIBRATION OF SURFACE DETECTORS WITH OPTICAL PARTS

Info

Publication number: SE448786B
Application number: SE8101326A
Authority: SE
Inventors: J M Lucas; R Nayar
Original assignee: Domtar Inc
Priority date: 1980-03-03
Filing date: 1981-03-02
Publication date: 1987-03-16
Also published as: FI73313B; SE8101326L; FI810625L; FI73313C; US4276766A

Description

15 20 25 50 55 448 786 fig. l visar en perspektivvy av en kalibreringsanordning i enlighet med föreliggande uppfinning, fig. 2 visar en planvy av kalibreringsanordningen sedd underifrån, fig. 5 visar ett tvärsnitt taget längs linjen 3 - 3 i fig. 2, fig. U visar ett tvärsnitt taget längs linjen H - Ä i fig. 2, och fig. 5 visar ett deltvärsnitt längs linjen 5 - 5 i fig. 2. Fig. 1 shows a perspective view of a calibration device in accordance with the present invention, Fig. 2 shows a plan view of the calibration device seen from below, Fig. 5 shows a cross section taken along line 3 - 3 in Fig. 2, Fig. U shows a cross section taken along the line H - Ä in Fig. 2, and Fig. 5 shows a partial cross-section along the line 5 - 5 in Fig. 2.

Kalibreringsanordningen 10 är sammansatt av en yttre lå- da med en övre vägg eller basplatta 12 och sidoväggar betecmrmæ med lü i fig. l. Basplattan 12 är försedd med en öppning 16 genom vilken exponeras en roterande skiva 18. Plattan l2 och öppningen 16 utgör ett organ för pla- ceríng av detektorn som skall kalibreras relativt kali- breringsskivan 18 såsom kommer att beskrivas närmare nedan.The calibration device 10 is composed of an outer box with an upper wall or base plate 12 and side walls denoted by lü in Fig. 1. The base plate 12 is provided with an opening 16 through which a rotating disc 18 is exposed. The plate 12 and the opening 16 form a means for locating the detector to be calibrated relative to the calibration disk 18 as will be described in more detail below.

Såsom visas i fig. 2 och 3 är kalibreringsanordningen anordnad på undersidan av basplattan 12 och är samman- satt av en plattform 20, anordnad på en stång eller axel 22, som skjuter ut från basen 12. Stången 22 har en kra- ge 2Ä belägen mellan plattformen 20 och basen 12 för att åstadkomma ett mellanrum mellan plattformen 20 och basen 12 och sträcker sig utöver plattformen 20 över ett vä- sentligt avstånd för att mer precist eller fast hålla plattformen 20 i läge. Denna fasthållning av plattformen i läge erhålles med hjälp av en hylsa 26, styvt förbun- den med plattformen 20 och sträckande sig därifrån på den sida av plattformen som är motsatt hylsan 2U. Hylsan 26 och plattformen 20 pressas mot kragen 2U med hjälp av en fjäder 28, som pressas mot hylsans 26 ände 50 via 10 v 15 20 25 30 35 448 786 en tryckmutter 52, som är gängad på axeln 22. Muttern 32 är företrädesvis låst i position genom en låsmutter BH.As shown in Figs. 2 and 3, the calibration device is arranged on the underside of the base plate 12 and is composed of a platform 20, arranged on a rod or shaft 22 projecting from the base 12. The rod 22 has a collar 2Ä located between the platform 20 and the base 12 to provide a space between the platform 20 and the base 12 and extends beyond the platform 20 over a substantial distance to more precisely or firmly hold the platform 20 in position. This holding of the platform in position is obtained by means of a sleeve 26, rigidly connected to the platform 20 and extending therefrom on the side of the platform opposite the sleeve 2U. The sleeve 26 and the platform 20 are pressed against the collar 2U by means of a spring 28, which is pressed against the end 50 of the sleeve 26 via a pressure nut 52, which is threaded on the shaft 22. The nut 32 is preferably locked in position through a locknut bra.

Denna konstruktion håller plattformen 20 i ett mycket exakt läge, samtidigt som plattformen tíllåtes rotera runt axeln 22.This construction keeps the platform 20 in a very precise position, while allowing the platform to rotate about the axis 22.

För att rotera plattformen 20 på axeln 22 är anordnad en lämplig vevslängsmekanism betecknad med 36. Denna me- kanism innefattar en vevsläng 38, vars ena ände är för- bunden med plattformen 2O via en tapp H0 och vars andra ände via en tapp H2 är förbunden med hävarmen HU, som är kopplad till axeln H6 på motorn H8, för att förskju- ta tappen H2 från motorns H8 axel H6. När axeln H6 rote- rar roteras armen ÄH och förflyttar vevslängen 38, som i sin tur via sin tappförbindning 40 rör på plattformen 20. Motorn 48 uppbäres från basen 12 via ett lämpligt stöd 50.To rotate the platform 20 on the shaft 22, a suitable crankshaft mechanism is provided, designated 36. This mechanism comprises a crankshaft 38, one end of which is connected to the platform 20 via a pin H0 and the other end of which is connected via a pin H2. with the lever HU, which is connected to the shaft H6 on the motor H8, to displace the pin H2 from the shaft H6 of the motor H8. When the shaft H6 rotates, the arm ÄH is rotated and moves the crank length 38, which in turn via its pin connection 40 moves on the platform 20. The motor 48 is supported from the base 12 via a suitable support 50.

Skivan 18 är anordnad på en lämplig krage 52 via en skruv 52 och kragen 52 är i sin tur fixerad på axeln 56 på motorn 58 via en lämplig skruv 60. Motorn 58 är fast- satt på plattformen 20 via axeln och kragen 52 skjuter ut därigenom till att hålla skivan 18 i läge mellan plattformen 20 och basen 12. l Lämpliga glídstödorgan är anordnade för skivan 18 invid kontaktpunkten mellan den optiska detektorn och skivan, på ett avstånd från axelns 56 rotationsaxel, för att sä- kerställa att kontaktpunkten mellan den optiska detek- torn och kalibreringsskivan 18 alltid befinner sig mel- lan glidstöden och axelns 56 rotationsaxel.The disc 18 is mounted on a suitable collar 52 via a screw 52 and the collar 52 is in turn fixed to the shaft 56 of the motor 58 via a suitable screw 60. The motor 58 is fixed to the platform 20 via the shaft and the collar 52 projects thereby. to hold the disc 18 in position between the platform 20 and the base 12. Suitable sliding support means are provided for the disc 18 adjacent the point of contact between the optical detector and the disc, at a distance from the axis of rotation of the shaft 56, to ensure that the point of contact between the optical detector - the tower and the calibration disc 18 are always located between the slide supports and the axis of rotation of the shaft 56.

I det illustrerade arrangemanget utgöres glidstödorga- nen av ett par ställskruvar 62 och 6Ä med släta botten- ytor 66 respektive 68. Dessa bottenytor står i kontakt med den sida av skivan l8 som är vänd mot plattformen 20.In the illustrated arrangement, the sliding support means are constituted by a pair of adjusting screws 62 and 6Ä with smooth bottom surfaces 66 and 68. These bottom surfaces are in contact with the side of the disc 18 facing the platform 20.

Företrädesvís är ställskruvarna 62 och 6N gängade i 10 15 20 25 30 55 448 786 plattformen 20, så att de lätt kan justeras för rätt ur- sprungsinställning av skivan. Normalt erfordrar dessa skruvar, när de väl ställts in, liten om ens någon jus- tering. Dessa glidstöd säkerställer att ytan på skivan 18, som står i kontakt med detektorerna, förblir i ett väsentligen fixerat plan. m, Vid operation befinner sig detektorn som skall kalibre- ras på basen 12. Änden på detektorn antydes schematiskt i fig. 5 via den streckpunkterade linjen 70 och visas anordnad på basen 12 med den ände som har den optiska de- tektorn sträckande sig genom och centrerad i öppningen 16, så att elementet 72 kommer i kontakt med ytan på ka- libreringsskivan 18 och är orienterad mot dess yta på väsentligen samma sätt som detektorn är orienterad till en yta, som skall avkännas när den användes på en maskin.Preferably, the adjusting screws 62 and 6N are threaded into the platform 20, so that they can be easily adjusted for the correct original setting of the disc. Normally, these screws, once set, require little or no adjustment. These sliding supports ensure that the surface of the disc 18, which is in contact with the detectors, remains in a substantially fixed plane. In operation, the detector to be calibrated is located on the base 12. The end of the detector is schematically indicated in Fig. 5 via the dashed line 70 and is shown arranged on the base 12 with the end having the optical detector extending through and centered in the aperture 16 so that the element 72 contacts the surface of the calibration disk 18 and is oriented toward its surface in substantially the same manner as the detector is oriented to a surface to be sensed when used on a machine.

Skivan 18 roteras genom motorn 58 och oscilleras samti- digt fram och tillbaka på tappen 22 via motorn H8 och den anslutande länkmekanismen 36, så att kontakten 72 på den optiska detektorn följer skivans 18 yta i en spiralformig bana fram och tillbaka mellan de streckpunkterade linjer- na 7ü och 76, som illustreras i fig. 2. Sålunda avkänner detektorn skivans 18 råhet i en spiralbana eller -spår mellan gränserna 7U och 76 på skivan. Företrädesvis är skivans 18 hastighet över kontaktarean approximativt li- ka med hastigheten på pappersmaskinen, på vilken detek- torn är avsedd att användas. För standardiseringsändamål kan det vara önskvärt att köra skivan vid en konstant hastighet och inkludera lämpliga kalibreringsdata i till- hörande datamaskinmjukvara. Detektorn fungerar normalt till att bestämma skivans råhet och avläsningen på de- tektorn kan sedan jämföras med andra detektorer, som mä- ter råheten på samma skiva eller för samma detektor över olika driftsperioder. m' Skivorna kan inte framställas till en specifik eller styv råhet och därför måste någon central instans kali- 10 15 20 25 50 55 448 786 5 brera varje skiva och tillhandahålla kalibreringen för skivan för användning med optiska detektorer. Om å and- ra sidan skivan bara användes för att upprätthålla ka- libreringen för en specifik detektor på en specifik pap- persmaskin, erfordras endast att förändringen i indike- rad råhet, som kan uppträda över en tidsperiod, mätes, och att justera detektorn i enlighet härmed.The disk 18 is rotated by the motor 58 and simultaneously oscillated back and forth on the pin 22 via the motor H8 and the connecting link mechanism 36, so that the contact 72 on the optical detector follows the surface of the disk 18 in a helical path back and forth between the dashed lines. 7ü and 76, as illustrated in Fig. 2. Thus, the detector detects the roughness of the disc 18 in a helical path or groove between the boundaries 7U and 76 on the disc. Preferably, the speed of the disc 18 over the contact area is approximately equal to the speed of the paper machine on which the detector is intended to be used. For standardization purposes, it may be desirable to run the disk at a constant speed and include appropriate calibration data in the associated computer software. The detector normally works to determine the roughness of the disc and the reading on the detector can then be compared with other detectors, which measure the roughness on the same disc or for the same detector over different operating periods. The disks cannot be made to a specific or rigid roughness and therefore some central body must calibrate each disk and provide the calibration of the disk for use with optical detectors. On the other hand, if the disk is only used to maintain the calibration of a specific detector on a specific paper machine, it is only required that the change in indicated roughness, which may occur over a period of time, be measured, and that the detector be adjusted in accordingly.

Det är uppenbart att kontakttiden för detektorn med den roterande skivan kan påverka mätningen signifikant, om kontakttíden är alltför kort. Det har visat sig, att en kalibreringstid på åtminstone cirka 2 sekunder och fö- reträdesvis cirka 10 sekunder, för en oscilleringshastig- het via länkmekanismen 56 på cirka l cykel per sekund, en skiva l8 med 82,5 mm diameter som roterar cirka 2000 varv/minut och med en kontaktarea mellan detektorn och' skivan l8 med en maximumdiameter på cirka 63,5 mm och en mínimidiameter på cirka 50,8 mm, eventuella avvikel- ser kommer att utjämnas.It is obvious that the contact time of the detector with the rotating disk can significantly affect the measurement, if the contact time is too short. It has been found that a calibration time of at least about 2 seconds and preferably about 10 seconds, for an oscillation speed via the link mechanism 56 of about 1 cycle per second, a disk 18 with a diameter of 82.5 mm rotating about 2000 revolutions / minute and with a contact area between the detector and the disc 18 with a maximum diameter of about 63.5 mm and a minimum diameter of about 50.8 mm, any deviations will be smoothed out.

Företrädesvis är skivan relativt styv och framställd av syntetmaterial för att hålla länge. I det illustrerade arrangemanget har skivan 18 en approximativ diameter på 82,5 mm. Ytdetektorns kontakt 72 samverkar med skivytan utmed en spiralbana som sträcker sig approximativt 6,H mm i radiell riktning på skivan och har en maximiradie på approximativt 3l,H mm. Skivans storlek och hastighe- terna för oscillering och rotation är icke kritiska. Den relativa hastigheten mellan detektorns kontaktpunkt och skivan bör approximativt motsvara hastigheten för den re- lativa rörelsen mellan detektorn och ytan som avkännes, och oscillationshastigheten skall vara sådan att det sä- kerställes att spåren för detektorns kontakt med skivan slingrar sig så mycket, att olika delar av skivan detek- teras.Preferably, the board is relatively rigid and made of synthetic material to last a long time. In the illustrated arrangement, the disc 18 has an approximate diameter of 82.5 mm. The contact detector contact 72 of the surface detector cooperates with the disk surface along a helical path extending approximately 6, H mm in the radial direction of the disk and has a maximum radius of approximately 3l, H mm. The size of the disc and the speeds for oscillation and rotation are not critical. The relative speed between the contact point of the detector and the disc should approximately correspond to the speed of the relative movement between the detector and the surface being sensed, and the oscillation speed should be such as to ensure that the tracks of the detector contact with the disc meander so much that different parts of the disc is detected.

Claims

A calibration device for calibrating surface detectors with optical parts designed to abut a surface to be sensed, characterized by a base plate (12), a disc (18) having a surface lying substantially in a plane, means for placing the surface roughness detector to be calibrated in a fixed position on said base plate (12) with the detector optical contact parts (72) in position for abutment with the disc (18); surface and oriented to said plane in substantially the same manner as the detector is oriented to a surface to be sensed, means (58) for rotating the disk with the surface of the disk (18) in said plane and means (36) for oscillating said disk (18) in a direction substantially perpendicular to the axis of rotation of the disk, whereby said optical detector is in contact with the surface of the disk (18) and moves back and forth in contact with said surface along substantially helical banor.

Calibration device according to claim 1, characterized - arranged on a platform (20) which is separated from said in that said disc (18) is rotatable base plate (12), that the disc (18) rotates in said plane between the platform ( 20) and the base plate (12), that said means (58) for rotating the disc (18) is arranged on the platform (20), that the means (36) for oscillating oscillate the platform (20) and thereby the disc in said plane and that an aperture (16) is provided in the base plate (12), through which aperture said optical contact portions (72) extend for contact with the surface of the disc (18). Calibration device according to claim 2, characterized in that the base (12) of the base plate (12) comprises a shaft (22) extending from the base plate (12) substantially perpendicular to the means for mounting the platform 448. 786 against said plane, a spacer sleeve (2U) surrounding the shaft (22) and providing a space between the platform (20) and the base member (12), a sleeve (26) narrowly surrounding said shaft on the side opposite from the base member of the platform (20) and extends over a substantial portion of the shaft (22) and means (28, 32) for pressing the sleeve (26) against the platform (20).